题目内容
【题目】（1）二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为___________________________________________________________________。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：___________________________________________________________
（2）为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2－。电池工作时正极反应式为___________________
【答案】Cl－- 5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋ 0.01 在阴极发生2H＋＋2e－=H2↑，H＋浓度减小，使H2O
H＋＋OH－的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大 O2＋4e－=2O2－
【解析】
(1) ①阳极发生氧化反应，由题意可知，氯离子放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，结合电荷守恒可知，同时生成氢离子；
②在阴极发生反应：2H++2e-=H2↑，根据n=V/Vm计算氢气的物质的量，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，根据电子转移守恒计算阳离子的物质的量，电解中H+浓度减小，使得H2O
OH-+H+的平衡向右移动;
(2) 固体电解质的燃料电池，通入空气的电极为正极，甲醇气体在负极发生氧化反应。
（1）①阳极发生氧化反应，由题意可知，氯离子放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，结合电荷守恒可知，同时生成氢离子，阳极电极反应式为：Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+，故答案为：Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+；
②在阴极发生2H++2e-=H2↑，氢气的物质的量为0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，故交换膜的阳离子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol，电解中阴极H+浓度减小，使得H2OOH-+H+的平衡向右移动，溶液的pH增大，故答案为：0.01；在阴极发生2H++2e-=H2↑，H+浓度减小，使得H2OOH-+H+的平衡向右移动，OH-浓度增大，pH增大；
（2）燃料电池中，一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了 Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2-离子，正极O2得到电子生成O2-：O2+4e-=2O2-，故答案为：O2+4e-=2O2-。
